能量和物质是基本粒子的不同存在形式

能量和物质确实是基本粒子的两种不同存在形式。这个观点可以追溯到爱因斯坦的质能方程E=mc^2。

这个等式告诉我们，质量（m）可以转化为能量（E），反之亦然，其中c是光速，是一个常数。这意味着物质可以转化为能量，而能量也可以转化为物质。

在高能物理实验中，这种转化常常被观察到。例如，高能光子（一种能量形式）在适当的条件下可以产生电子和反电子（一种物质形式）。

然而，虽然能量和物质可以转化，但它们在许多方面是不同的。例如，物质具有质量和体积，而能量则没有。物质通常存在于特定的地点和时间，而能量则可以在空间中传播。

所以，尽管能量和物质是基本粒子的两种存在形式，但是它们具有不同的属性和行为。

银河系可以永远存在吗

这是回答网友的一个问题，他问：银河系会永远存在吗？

这个问题看起来很简单，但回答起来颇为复杂。

人类发明了永远这个词，但从来没有给永远一个确切的时间定义。

人类很喜欢用永远这个词，比如我们是永远的朋友；某人永远活在我们的心中等等。

在词典里，永远的意思是长久、长远、从来、一直的意思。但这个长久、长远是多长呢？从来、一直是从什么时候开始一直到什么时候呢？没有谁能够给出定义。

这位朋友把这个词用在了银河系，永远存在吗？这个永远又是多长？

应该说，近一百年来，人类对宇宙的认知已经完全改变了。

当然我说的改变是科学界的共识，而不是人类的共识。

因为许多的人类并不关心这类事，而且很多的人类科学素养并不高，对宇宙有各种认知，甚至神鬼创生的观念还根深蒂固。

近代100年来，人类的宇宙观发生了翻天覆地的变化。

100年前，占统治地位的是静态宇宙观，就是说宇宙从来就有的，无始无终无边无际，是永恒的。

但自从伟大的爱因斯坦等一大批改变世界的科学家，在19世纪末20世纪初不断涌现，人类对这个世界的认识就发生了巨大的突破。

爱因斯坦的广义相对论和哈勃发现了宇宙膨胀，静态宇宙观就注定要被历史的列车所抛弃了。

人们发现宇宙在不断的膨胀，根据对宇宙膨胀规律和速率的研究，得出在久远的过去，宇宙只能起源于一个无限小的奇点，宇宙是在这样一个奇点上爆发出来的，爆发的时间是在138亿年前。

到今天，这个奇点已经膨胀成为了可观测直径为930亿光年的一个球。

我们人类以及人类发现的所有生生死死的各种现象，都是发生在这个球里的事件。

在未来某个时候，宇宙还会死亡，死亡的方式现在有许多猜想，最主要的几个猜想是热寂说、冷寂说、坍缩说、撕裂说。这个话题说起来很多很复杂，这里就不讨论了。

因此总体上来说，现在的宇宙是有始有终、有边有际的。

既然宇宙也不是永远的，银河系只是宇宙中一个小小的细胞，又怎么会永远呢？

当然这还要看人类把永远定义为多久。

前面说的我们的友谊、某人活在心中如果算永远的话，那这个永远未免太短暂了。顶多也就几十年或者几百年吧，如果认为孔子老子还算活在我们心中的话，也就几千年吧。

如果这就算永远，那银河系的未来当然是很多很多个永远了。

银河系在宇宙诞生后几亿年就出现了，到现在已经有了130多亿岁了。在宇宙中，人类还没有观测到星系消散或者死亡的现象，因此银河系寿命还有多长，难以估量。

但星系合并是宇宙常态事件，如果这与“永远”有关的话，就另当别论了。

这样，有几点我们可以考量一下，这或许会与银河系的寿命有关。

一是银河系与仙女座星系正在以每秒数百公里的速度相互靠拢，预计在未来30~40亿年之间会发生碰撞融合，到时候两个星系会合并成一个更大的椭圆星系。

如果把这个算作银河系消失了，那么银河系的寿命就还有30~40亿年。

二是宇宙消亡，银河系当然也随之消亡。现在对宇宙消亡时间没有一个统一的认识，都是猜想。一般认为在1000亿年左右，最短的消亡时间被认为是时空大撕裂。

这个说法认为宇宙膨胀的速度不断加快，很可能导致时空承受不了而被大撕裂，这种撕裂是连原子基本粒子都被撕裂，宇宙不复存在。

有科学家经过计算，认为会不会发生时空撕裂，关键在于暗能量压强和暗能量之比的ω值，当ω<1时，大撕裂就不可避免。

计算公式为：

公式中，ω是状态方程参数，H0是哈勃常数，Ωm是宇宙中所有物质的密度的现值。

科学家认为这个大撕裂时间会在未来200亿年左右。而中国的一项研究认为，大撕裂的下限可能在未来167亿年来临。

当然，从目前的掌握的情况来看，银河系最短的死法就是与仙女座的大碰撞，这个还有三四十亿年的时间。

在宇宙天体运行中，三四十亿年似乎并不算太长，但对于人类的“永远”来说，可就无法估量了。

如果从哺乳动物出现开始，像老鼠样的哺乳动物祖先，当然也是人类的祖先，才有6千多万年；如果从猿人开始，人类祖先也就千把两千万年；如果从真正的人样子出现，也就几百万年；刀耕火种的原始时代，也就万把年；有记载的历史，才几千年；有科学的历史，才几百年；现代科学的崛起才100多年。

所以，人类的“一直以来”也就是这么久，未来的“永远”还能够在这个世界上立足多久，很难说。

科学研究认为，宇宙中存在的文明非常稀少，原因是伽马射线暴会定时清理宇宙空间，90%以上的文明都被清除了。

人类在这些惊天动地的宇宙事件中，还能够侥幸生存多长时间呢？

所以，人类的“永远”与宇宙天体，尤其是与银河系相比，“永远”是短暂的。从这个意义上来说，从银河系与人类历史和未来的比较来说，银河系应该是永远存在的。

但我们宇宙没有永存的事物，一切都会毁灭，毁灭是绝对的，这就是现代科学的回答。

就是这样，欢迎讨论。

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黑洞的寿命有多长时间为什么

宇宙中的天体有生必有亡，即便是黑洞也会有寿终正寝的那一天。不过，黑洞号称有进无出，就连光都能吞噬，那它们是如何毁灭的呢？

虽然黑洞似乎是无所不吞，但有一种现象可以从黑洞那里带走质量，这就是霍金辐射。在量子力学看来，绝对真空是不存在的，其中会产生一对能够相互湮灭的虚粒子对。如果这种事件发现在黑洞表面，那么，负能反粒子会被黑洞的引力拽到黑洞内部，而正能粒子这会带着黑洞的质量逃到远方，从而产生霍金辐射。

因此，如果没有物质被黑洞吞噬，那么，黑洞的质量就会逐渐降低，直至在空间中完全蒸发殆尽。通过理论推导可得如下的黑洞寿命公式：

上式中，除了黑洞质量M是变量之外，其他参数——万有引力常数G、约化普朗克常数ћ、光速c，均为常数。可见，黑洞的寿命与其质量呈正相关。更明确地说，黑洞通过霍金辐射蒸发掉的时间跟它质量的三次方呈正比例关系，所以质量越大的黑洞寿命也就越长。

从目前的观测结果来看，恒星级黑洞是最小的黑洞，它们的质量下限是太阳质量的3倍。通过计算可知，最小的恒星级黑洞所拥有的寿命至少长达5.66×10^68年。相比之下，宇宙诞生到现在才过去了138亿年，所以宇宙中还没有哪个恒星级黑洞已经蒸发掉。不过，理论上，早期宇宙中可能产生过一些质量很小的原初黑洞，它们或许早就通过霍金辐射而从宇宙中消失。

这里要打破大家的一个旧观念——黑洞只吞不吐。其实，黑洞也会蒸发。

根据霍金的理论，黑洞在「视界」附近，由于会自发产生一对虚粒子，而一个会落入黑洞，另一个散逸出来，所以会向外辐射粒子，这就是「霍金辐射」。

只要向外辐射物质，黑洞就会损失能量，这就是「黑洞蒸发」。

黑洞蒸发的能量，与「史瓦西半径」上的引力大小有关。质量越大的黑洞，在「史瓦西半径」处的引力反而越小，其辐射的能量也越低。

如果我们用温度来表示辐射的功率的话，那么一个太阳质量的黑洞，其辐射的功率，相当于62纳K，也就是0.0000000062K的温度。而宇宙的背景温度，大约是2.7K。在这种情况下，黑洞吸收的能量远大于蒸发的能量，所以质量可以一直保持下去，是一个稳定的黑洞。

但如果黑洞质量更小，比如和月球一样的质量，那就不稳定了。黑洞表面辐射的温度会大于宇宙背景辐射的温度。这个时候，黑洞损失的质量就会大于吸收的质量，黑洞会越来越小，损失质量的速度也会越来越快，最终消失不见。

所以总而言之，黑洞的寿命取决于其质量。质量超过一定阈值，它甚至可能永生。而低于一定阈值，就很可能很快的蒸发掉。比如一个小汽车质量的黑洞，只需要一纳秒就会蒸发掉。

之前有新闻说粒子对撞机可能会产生黑洞，其实如果霍金的理论正确，那完全无须担心，因为那种质量的黑洞，会瞬间消失。

黑洞是恒星的最终归宿，一般人会认为黑洞会永远存活下去，但黑洞的霍金辐射却表明，黑洞也有寿命，黑洞的寿命和其质量有关，质量越大的黑洞寿命越长，质量越小寿命越短。这和动物世界差不多，大型动物普遍寿命长一点，小型动物普遍短一点，微型动物细菌什么的几个小时就生老病死全套走完了，其实整个宇宙莫不如此。

那么寿命最长的黑洞能存在多久，最短的又能存在多久呢？

在霍金证明黑洞能发出辐射之前，黑洞被认为只会贪婪地吸取周围的一切，甚至连光都不放过，不会发射出任何东西，因而所有落入黑洞的物质和信息都不能出来，黑洞的最终命运是什么谁也不知道。这就带来一个问题，既然我们无从得知黑洞最终会怎样，我们又如何知道宇宙最终会走向什么方向呢？

霍金认为，在真空中由量子涨落产生的虚粒子对，其中一颗有可能在湮灭之前落入黑洞，另一颗就必然会被提升为实粒子。这就违背了能量守恒定律，因此这颗粒子的质量一定是从黑洞本身质量而来，这样黑洞就形成了一种辐射，这种辐射以霍金的名字被命名为霍金辐射。

一般黑洞由于不断吸取周围的物质，吸收的物质比发出的要多得多，因而可以存活非常长的时间。科学家们测算，一般恒星死亡产生的黑洞可以存活10^66年，而超大质量黑洞则可以活10^99年，所以宇宙的归宿至少得等所有的黑洞都蒸发掉才会明朗。

而小黑洞则辐射的能量比吸收的多，因而会逐渐失去质量。大爆炸模型表明，大爆炸后最初的一小段时间有着极高的温度与压强，因而物质密度的简单波动就可能形成原初黑洞，但我们迄今没有发现这类黑洞，很有可能就是因为它们质量太小，到现在已经蒸发殆尽。理论认为，大型强子对撞机也可能产生微型黑洞，但这类黑洞质量极小，在产生的瞬间就会蒸发，因而不会对地球造成任何威胁，所以也不会带来世界末日。

由于黑洞的质量可以是普朗克质量以上的任何质量，所以最小黑洞的质量应该和普朗克质量差不多，那么它的寿命差不多也就是普朗克时间稍长一点吧，5.39X10^-44秒，小到你连人生都无法怀疑。

需要说明的是，霍金辐射是第一个令人信服的量子引力理论，但目前还未实际观察到霍金辐射的存在。霍金曾经说过，如果能验证霍金辐射确实存在，他就可以得诺贝尔奖了。

一般说来质量大于3个太阳质量的恒星演化晚期就会形成黑洞。因此，可以说黑洞是大质量恒星的归宿。

从经典物理的角度来看，黑洞作为大质量恒星的“终态”，寿命是永恒的。这并不难理解，毕竟“黑洞”这个名字的由来便是因为它只吸收物质却不会放出物质这一特性来起的。所以直到上世纪70年代以前，物理学家普遍认为黑洞就像不死的幽灵一样，隐藏在宇宙的黑暗角落里。

不过这一观点在上世纪70年代发生了革命性的转变，著名的物理学家霍金在经典引力中考虑了量子效应，通过弯曲时空量子场论的方法证明了黑洞实际上并非“有进无出”的。黑洞存在热辐射——辐射谱满足黑体辐射的性质！由于这一过程会使得黑洞的质量减少，我们又形象地把这个过程称为“黑洞蒸发”。这彻底改变了物理学家对黑洞的看法，黑洞不再是一个永恒的物体。

现在我们就可以利用黑洞蒸发理论估算黑洞“寿命”。

考虑最简单的史瓦西黑洞，这是一类不带电、不旋转的球对称黑洞。

黑洞的温度跟它的质量成反比。因此一个确定质量的黑洞可以确定它的温度。

有了温度以后，根据黑体辐射理论中斯特凡-玻尔兹曼定律可以计算出单位时间单位面积的黑洞热辐射带走的能量，从而得到黑洞的“寿命”。

我给出的计算结果如下（具体推导过程需要用到3点，首先是黑洞的面积与质量的平方成正比，其次是黑洞的能量与质量成正比，最后是黑体辐射的斯特凡-玻尔兹曼定律）：

我们得到黑洞的“寿命”与其质量的立方成正比。

据以上的公式可以估算得到，一个原子核大小的黑洞，它的寿命跟目前的宇宙年龄几乎一样大。而一个太阳质量的黑洞，它的寿命约为十的65次方年，比宇宙的年龄大十的54次方倍！

因此，我们可以得到两个结论：①因为恒星坍缩形成的黑洞质量都要大于3个太阳质量，因此这些大黑洞的寿命几乎是无穷大的。②大黑洞的热辐射是非常弱的，这也是为什么天文学实验中从未观测到大黑洞的热辐射。

黑洞，是宇宙中一种质量相当大的天体，产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在灭亡后，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，塌陷，。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星体，同时也压缩了内部的空间和时间。当它的半径一旦收缩到小于史瓦西半径，黑洞就诞生了。它的质量之大，以至于连光子都无法逃逸，因此也就无法由天文学的手段直接观测到。

黑洞是恒星在其生命周期的末期演化的结果。然而，并非所有恒星演化到末期都会形成黑洞，只有那些质量较太阳3倍以上的恒星最终才会形成黑洞。而像太阳那么大的恒星，最终会演化称为白矮星。

既然黑洞已经是恒星生命周期的末期了，那么黑洞的寿命有极限吗？

答案是有的。有一种黑洞叫做原初黑洞，它是宇宙早期膨胀之前，它的密度分布不均匀。有某些密度非常大的区域，可以直接形成黑洞。因此，原初黑洞的质量可以小于一般恒星。而根据霍金所揭示的黑洞的特征，黑洞以黑体辐射的形式蒸发，质量越小的黑洞，蒸发的速度越快，一些质量较小的黑洞可能已经蒸发掉了。而那些由恒星坍缩形成的，或者本身质量较大的黑洞（比如超大质量黑洞、中介质量黑洞、恒星黑洞），虽然本身有其寿命，但它们的蒸发时间要远远超过宇宙的年龄。

宇宙中没有什么是永恒的，黑洞也不例外，虽然黑洞是宇宙中最极端的天体，但是研究表明黑洞也是会蒸发的，而且越小的黑洞蒸发的越快，如果人类未来通过加速器制造出黑洞，那么这种黑洞在生成的一瞬间就会蒸发。

宇宙中天然存在的黑洞大部分都是由大质量恒星在死亡后由于引力太强坍缩而成的，黑洞的引力强大到连光都跑不出去，就好比火箭飞出地球引力范围必须要达到11.2km/s以超过地球逃逸速度一样，想逃出黑洞的引力范围也必须要超过光速才行，而我们的宇宙中光速就是最快的速度，所以人类永远无法在可见光波段看见黑洞。

卡尔.史瓦西通过广义相对论得知黑洞的存在后，物理学界一直以为黑洞的寿命是无限的，因为黑洞在不断的吞噬物质而不向外喷出物质。但是霍金根据量子的不确定性原理得出黑洞其实是会向外辐射能量的，也就是说黑洞并不是只吃不吐。

虽然霍金的黑洞蒸发让人们知道黑洞的寿命并不是无限的，但是除了人类可能在加速器中制造的黑洞会瞬间蒸发外，宇宙中所有天然存在的黑洞的寿命都要比宇宙的寿命还要长，有的甚至达到上万亿年，而宇宙的年龄才138亿年，有可能直到宇宙末日也不会有任何一个天然黑洞蒸发。

黑洞是广义相对论预言的特殊天体，黑洞给我们的感觉就是一直在吞噬宇宙中的物质，简单的说就是只进不出。

但是根据霍金辐射和海森堡不确定性原理，真空中可以产生一对正负粒子，凭空产生瞬间凭空消失。但是如果在黑洞周围就会发生不同的状况，负粒子被黑洞吞噬，正粒子高速逃离。根据宇宙能量守恒，正粒子携带的是黑洞的能量。换一句话说也就是黑洞在损失能量，质量在减下，在这种情况下黑洞质量减小到一定程度就会爆炸死亡。

现在宇宙中的黑洞大体上有三类一就是常见的恒星级别的黑洞；二是超大质量黑洞，位于星系中心；三就是原初黑洞，起源于宇宙大爆炸。

其中第三种是推测尚未真正观测到，即使有现在应该也都衰减爆炸了，因为这类黑洞质量较小。而另外两类黑洞质量较大，辐射温度远低于宇背景微波辐射，也就是即使不在吞噬物质，也在宇宙中吸收能量。这类黑洞的寿命比宇宙的年龄都要长。

一般黑洞被蒸发掉的时间很难估量，但一些小黑洞几乎是瞬间就被蒸发掉了。

由霍金依据量子力学所揭示的微型黑洞的基本特征，即以黑体辐射形式的质量蒸发，这看起来是探测这类黑洞的主要希望之所在。

密度涨落理论表明，低质量黑洞只能在宇宙早期形成，而黑洞的质量越小，蒸发得就越快（黑洞的寿命与其质量的立方成正比）。质量为100万吨的黑洞能存在10年。只有那些寿命比宇宙年龄（150亿年）长的微型黑洞才能维持到今天，这些黑洞的初始质量最少得有10亿吨，这大约是一座山的质量，而黑洞半径只有质子大小。

质量更大的黑洞的蒸发时间就比宇宙年龄要长得多，因为蒸发是一种量于现象，只发生在与基本粒子直径相当的极小尺度上。因此，对于那些质量比一座山大的黑洞来说，蒸发是完全无关紧要的，无论这些黑洞是在宇宙早期形成的还是后来在超新星爆发时形成的。实际上，大黑洞质量增大的速率超过蒸发的速率。

从理论上：由于黑洞有辐射，所以可以推测黑洞也是有寿命的。

黑洞暗辐射温度公式：T=h*c^3/8Pi*k*G*M

T为黑洞暗辐射温度c为光速h为普朗克常数

G是牛顿引力常数

k是玻尔兹曼常数

M是黑洞质量

上式说明只有黑洞质量无穷大时才不具有辐射，但实际上并没有可能，所以虽然黑洞越大，寿命越长（由式子可看出黑洞黑洞暗辐射温度是和其质量成反比的。）但也是有寿命的。

准确地说，谁也不知道黑洞的寿命，因为理论上黑洞的寿命可以与宇宙相媲美，有一种观点是，黑洞终结的那天就是宇宙的末日！

在很多人眼里，黑洞智慧吞噬物体，它怎么会灭亡呢？简单说，任何天体都有灭亡的一天，黑洞也不例外！

宇宙的物质毕竟是有限的，而且当黑洞大到一定程度就会停止“进食”，在漫长的岁月里（漫长到我们想象不到），通过“霍金辐射”无情的作用，即使强大去黑洞也会慢慢蒸发掉！

霍金辐射是什么？简单解释下，真空并不是“真的空”，根据海森堡不确定性原理，会清空出现一对正反虚粒子，在黑洞事件视界外也是如此。正常情况下正反虚粒子会瞬间湮灭，但有一定几率其中一个粒子被黑洞吸进去，另一个粒子就逃了出来不需要湮灭，那个粒子就获得了能量，从外界看就像黑洞散发粒子一样，就称为“黑洞辐射”！

很多科学家持有这样的观点，黑洞会是宇宙中最后仅存的天体，当黑洞在“霍金辐射”的作用下蒸发掉之后，宇宙归于终结，处于完全的无序状态，时间也停止了！

至于宇宙的终结方式，目前有三种观点，大撕裂，大崩塌和大热寂！

所有人都一致以霍金辐射来计算黑洞寿命，通通到碗里去了。不是说没有霍金辐射，而是要具备霍金辐射的黑洞条件，微乎其微。

很简单的道理，将铁原子在黑洞条件制成U235，需要吸收无限的能量，特别是将一颗死星制成单原子，其吸收的能量简直是个无底洞，何况还得将其碾压成普朗克球。

所以，黑洞的温度并不是无限大，而是绝对零下的无限小。光线并不是其引力原因出不来，而是这种温度让其完全丧失了能量。

具备霍金辐射条件，起码其温度得超过3k以上温度，黑洞打饱呃了。黑洞是越吃肚子越饿的，要让黑洞打饱呃，几乎是不可能的事。

相对论说，速度越快，其质量越大。黑洞里的东西，因引力缩绑，都处于完全静止状态，其质量也因为不运动而丧失，只靠强力令其在一起。这种平衡一旦打破，黑洞将立即“卟”的一声爆炸，这才是其生命的终结。

黑洞具体寿命，还是交给专家去演算了，那才权威。